联合浸提法测定土壤有效态镉-文档资料

1、联合浸提法测定土壤有效态镉随着我国重金属污染程度日益加深，重金属污染已经成为我国主要土壤环境污染问题之一。我国受镉、砷、汞、铜、锌等重金属污染的耕地约有 0.1亿hm2,每年因重金属?染的粮食达1000 多万 t ， 造成直接经济损失达200 余亿元 1 。 重金属不仅会引起土壤理化性质改变，还会通过“土壤一植物一人体”或“土壤一水体一人体”等途径进入人体内，对人体健康产生危害2 ,重金属污染中以重金属镉污染最为严重。长期摄入镉污染食品会导致骨软化症发生，称为“痛痛病”3 。研究发现，土壤中全量重金属不能反映植物吸收情况，而有效态重金属含量能较好反映出土壤受重金属污染程度。有效态重金属指在土壤

2、中易迁移、易被植物吸收的重金属4 。目前对重金属有效态的研究主要集中于对浸提剂的选择。以往研究所用的传统浸提剂均为单一浸提剂（1 次浸提只能测定1 种重金属元素），不能实现多种重金属的联合浸提5 而导致分析速度慢且效率低下，不宜于土壤高效监测。近年科研工作者开始对联合浸提法进行研究。联合浸提法可同时浸提测定土壤大量元素和微量元素6 ，包括土壤养分状况系统研究法（ASI法）和M3浸提法。土壤养分状况系统研究法是Hunter 于 1980年提出的一套分析土壤中养分状况方法。我国引进了这套研究方法，并在多种土壤中进行了试验，发现ASI 法适合在我国13 个省份 104 种土壤中进行应用7。Mehli

3、ch-3 （简称 M3法）是1982年由Mehlich提出，方法使用的浸提剂广泛适用于各种类型土壤元素的提取。目前我国主要将ASI法、M3法用于测定土壤养分 网。本研究用联合浸提法对土壤中有效态镉进行提取测定，探讨联合浸提法测定土壤重金属Cd的可行性，从而快速、准确地监测农耕土壤中重金属 Cd污 染。1 材料与方法1.1 供试材料供试土壤样品于2008 年采自黑龙江（黑土） 、 辽宁 （棕壤） 、山西（褐土）的农耕土壤。根据地块大小采用“ S”形取样，深 度为020 cm,取样点控制1015个，将各取样点土混合制成 1 个土壤样本。在各省不同地区采集10 个样本并均匀混合而得该省土样，风干，过

4、5 mm尼龙筛备用，基本理化性质见表 1。1.2 试验设计试验于 2015 年 2 月 4 日至 5 月 29 日在山西师范大学生命科学学院实验室内进行。本研究采用人工模拟天然Cd污染土壤。根据GB15618-1995土壤环境质量标准9的标准分别向3种土样添加 Cd,设为5个水平：0、2.5、5、10、20 mg/kg。以CdCl2?2.5H2O盐溶液形式添加到土壤中，仿照田间环境驯化土壤45 d , 土样风干后过1 mm尼龙筛备用。驯化后土壤进行盆栽试验，营养元素以N : P2O5 :K2O=1 ： 0.67: 1 加入，100 mg/kg NCa （NO3 2?4H2O卜87 mg/kg

5、P （ KH2PO）、4249 mg/kg K （ K2SO4）。1 kg 土中加入微量元素0.5 mg B 、 0.5 mg Mn 、 0.5 mg Zn 、 0.02 mg Cu 、0.01 mg Mo、5.6 mg Fe、0.5 mg Mg。每盆装 400 g 土，播种小 麦种子 20 粒，出苗后选取长势一致的苗，定苗10 株，生长45 d后收获，将小麦烘干，磨碎后备用。1.3 仪器与设备AAS nov A 400 原子吸收光谱仪、石墨高温消解仪、电子天平、SIGMA 3K15冷冻离心机、普通摇床。1.4 试验方法1.4.1 土样中有效态镉的提取 （1）M3法0.2 mol/L CH3C

6、OOH -0.25 mol/L NH4NO3 -0.015 mol/L NH4F-0.013 mol/LHNO3-0.001 mol/L EDTA , pH值=2.5 ± 01 , 土液比 1 ： 10 , 温度 25 ，振荡 5 min；（2） ASI 法 0.25 mol/L NaHCO3-0.01mol/L EDTA-0.01 mol/L NH4F , 土液比 1 ： 10 ,温度 25 C, 振荡 5 min ; （ 3） DTPA& 0.005 mol/L DTPA -0.01 mol/L CaCl2-0.1 mol/L TEA pH值=7.3 , 土液比 1 :

7、2,温度 20 C, 振荡 30 min； （4） 0.1 mol/L HCl 法，土液比 1 : 5,温度 20 C, 振荡 1 h 。1.4.2 小麦中全量镉浸提将植物磨碎后放入消解管中，加入10 mL浓硝酸和4 mL高氯酸，在石墨高温消解仪上进行消解。1.4.3 重金属测定方法重金属经提取后，用德国 nov AA400原子吸收分光光度计测定吸光值。1.5 数据处理方法测定所得数据用Excel 和 SPSS 17.0 软件进行统计分析。2 结果与分析2.1 4种方法有效态Cd测定值与浸出率分析图1-a显示，Cd添加量为0 mg/kg时ASI-Cd值为0;其他 Cd添加量的ASI-Cd值均表

8、现为棕壤 >黑土>褐土。图1-b显示， Cd添加量为0 mg/kg时M3-Cd值为0;在Cd低添加量（2.5、5 mg/kg）时M3-Cd值表现为棕壤 > 褐土>黑土；在Cd高添加量（10、 20 mg/kg ）时M3-Cd值表现为褐土 >棕壤 > 黑土。图1-c显示， Cd添加量为 0 mg/kg 时 DTPA-Cdg为 0; Cd添加量为 2.5、10 mg/kg 时DTPA-Cd直表现为黑土 >棕壤>褐土； Cd添加量为5、20 mg/kg 时DTPA-Cd直表现为棕壤 > 黑土>褐土。图1-d显示，Cd添加量 为0 mg/kg

9、时HCl-Cd值为0;其他Cd添加量时HCl-Cd值均表 现为棕壤>黑土>褐土。综上所述，同种方法有效态Cd 测定值在不同土壤间存在差异。图1 显示， HCl-Cd 值在 3 种土壤间差异较大，联合浸提法和 DTPM Cd测定值在3种土壤间差异较小。图2显示，同种类型土壤4种方法Cd浸出率大小排序，褐 士为 M3>ASI>DTPA>HCl 棕壤和黑土均为 ASI>DTPA>M3>HCl 可 见同种土壤类型不同方法有效态Cd浸出率存在差异，其中联合浸提法Cd浸出率高于传统方法。2.2 联合浸提法与常规方法测定值比较2.2.1 联合浸提法与常规方法测

10、定值差异性分析图 3显示，同种方法有效态Cd测定值随土壤Cd添加量增加而增加，其 中褐土、黑土的HCl-Cd值与土壤Cd添加量呈显著线性相关（n=5, P棕壤>黑土；其余处理小麦吸收Cd含量均为：棕壤 >褐土>黑土。小麦在不同土壤上 Cd积累量存在差异：褐土中小麦重金属镉富集系数均值为4.2；棕壤中小麦重金属镉富集系数均值为4.72 ；黑土中小麦重金属镉富集系数均值为3.94。2.3.2联合浸提法测定值与植物吸收的 Cd含量的回归分析由表4可知，3种土壤M3-Cd值与植物吸收Cd量的相关性均达到极显著水平（ n=5， P 使用不同浸提剂对同一土壤进行浸提时，有效态镉测定值有差

11、异，褐土中HCl-Cd 值较低，棕壤和黑土中 HCl-Cd 值较高。可能是由于棕壤和黑土为酸性，增强了H+S换重金属阳离子的能力，因此HCl浸提剂适合于酸性土壤的浸提，这与李亮亮等17 、易磊等18 的研究吻合。而联合浸提剂有效态Cd测定值较大，可能是由于ASI、M3浸提剂中EDTA-Na2 和F-可螯合重金属将更多不易迁移的重金属提取出来，增大了测定值；这与顾国平等19 的研究吻合。因此M3、 ASI 法对有效态重金属Cd的浸提效率高。不同方法对同一土壤有效态 Cd浸出率不同（褐土：M3>ASI>DTPA>HCl 棕壤：ASI>M3>HCl>DTP A 黑土：ASI>M3>HCl>DTPA。肖振林等20研究表明，不同提取剂对同一酸性土壤中镉的提取率明显不同，但都存在提取率随全镉含量升高而降低的趋势，使用 HCl 浸提的提取率最大。熊礼明等21研究表明，各种浸提剂对 Cd提取能力差异较大，且取决于土壤类型，红壤和黄棕壤0.1 mol/L HCl 浸提率最高，在石灰